宫 哲,李玉霞,张田龙,雷志伟

(河北省自动化研究所，河北 石家庄 050081)

0 引言

细胞保存液瓶自动装盒装置是细胞保存液灌装生产线中一个单独的后整理装置，是生产线的一部分。细胞保存液灌装完成后，经过贴标和喷码设备，在本装置处进行后工序整理，通过合理编组，将保存液瓶整齐码放到塑料盒内完成操作。

细胞保存液后工序的整理、装盒和统计工作在未采用本装置前由2人～3人手动进行整理和记录，占用了大量人力资源，统计的数据也多次出现误差，忘记和漏记的情况时有出现。鉴于此，项目组研发了“细胞保存液瓶自动装盒装置”，本装置可替代人工进行操作，系统通过各子机构的联合运作，可实现细胞保存液瓶的自动整理和装盒以及生产数据的自动记录和查询功能，实现了装置的自动化作业。

1 细胞保存液瓶自动装盒装置总体设计及工作原理

细胞保存液瓶自动装盒装置由架体、指缝移瓶机构、XYZ滑台模组、负压吸瓶机构、装盒移出机构等多个部分组成,总体结构如图1所示。

图1 细胞保存液瓶自动装盒装置总体结构

输送带将完成贴标和喷码的细胞保存液瓶输送到指缝移瓶机构1#工位内，该机构通过进瓶传感器检测，去抖延时后左移一个工位，再次输送过来的瓶子进入2#工位，传感器检测到瓶子后，再次向左移动一个工位，直到5#工位也装满瓶子，此时再次左移一个工位，将6#工位正对输送带，承接下一个瓶子，同时处于左侧抓料高位等待的Z轴机械手下移，打开5个负压吸嘴，将指缝移瓶机构中1#～5#瓶子同时吸住，送往左侧或右侧空闲的装盒工位中，然后返回右侧等待抓料高位。同时，如果指缝移瓶机构6#工位已经有瓶子，则开始右移一个工位，如此往复，直到将2#工位装满，将1#工位正对输送带，承接下一个瓶子，此时停靠于指缝移瓶机构右侧的Z轴机械抓手下移将瓶子吸走，放入之前装盒工位的下一排工位中，而后循环进行。当装盒工位装满5排后，移出盒子，然后进行钉盒操作。

2 机械结构设计

2.1 架体

细胞保存液瓶自动装盒装置架体采用65型材搭建而成，和输送带的对接部分采用凹型设计，其结构如图2所示。

图2 架体结构

2.2 指缝移瓶机构

指缝移瓶机构采用类似人手指缝的设计思想，由伺服电机带动整体移动，工位设计成6个，将抓瓶和进瓶的时间重叠，提高了机构的整体运行效率，其结构如图3所示。

图3 指缝移瓶机构 图4 XYZ滑台模组

2.3 XYZ滑台模组

XYZ滑台模组中的X、Y轴采用丝杠滑台形式，Z轴采用同步带滑台形式，配合750 W的伺服电机，保证了位置精度，通过选择同步带的Z轴模组并对其伺服参数进行柔性优化后，对模组具有一定保护作用，其结构如图4所示。

2.4 负压吸瓶机构

负压吸瓶机构采用正压供气，通过负压发生器转换成负压后由过滤嘴过滤，而后让吸嘴产生吸力。该部分安装于Z轴模组安装板，吸嘴外设计了吸盘定位导向，吸嘴上设计了弹性机构，以降低因瓶子高度不同而造成的模组损伤。负压吸瓶机构如图5所示。

图5 负压吸瓶机构 图6 装盒移出机构

2.5 装盒移出机构

装盒移出机构采用无杆气缸带动工位移出的结构，两个模具安装板上分别设计了可以4个方向调节的模具限位板，使模具盒体展开后更方便放入，其结构如图6所示。

3 人机交互设计

本装置控制系统采用DVP-48EH00T3为核心进行运动控制程序设计，该PLC拥有4路200 kHz高速脉冲输出端口，能够进行运动控制程序编写且配线简单方便。人机系统采用MCGS 7寸触摸屏进行交互，人机交互主窗口如图7所示，调试窗口如图8所示。

图7 人机交互主窗口

图8 调试窗口

4 结语

采用细胞保存液瓶自动装盒装置进行瓶子的后工序整理和装盒，提高了包装效率，减少了用工量。机器代人可以为企业降低成本，为招工难的企业提供了一个新的途径。本装置的使用，解放了劳动力，降低了企业用工成本，提高了生产效率，提升了企业形象。